مدل سازي واكنش كلزا به تنش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي توامان شوري و كمبود نيتروژن

Modeling of Canola Response to Combined Salinity and Nitrogen Stresses

مدل‌‌سازي پاسخ گياه به تنش‌‌‌هاي دوگانه شوري و كمبود نيتروژن در نواحي خشك و نيمه‌ خشك براي تخمين عملكرد بهينه اهميتي فراوان دارد. بدين منظور، دو مدل ليبيگ- اسپرينگل(LS) و ميچرليخ- بال(MB) كه تنها براي مدل‌‌‌ سازي پاسخ گياه به عناصر غذايي پيشنهاد شده‌اند به گونه‌اي تعديل يافتند كه امكان بررسي اثر هم‌زمان نيتروژن و شوري فراهم آيد. سپس، به منظور ارزيابي مدل‌هاي پيشنهادي در مورد پاسخ گياه كلزا (Brassica napus L.) به تنش‌هاي توأم شوري و نيتروژن، آزمايشي با سطوح مختلف شوري و نيتروژن طراحي گرديد. تيمارهاي شوري شامل 5 سطح آب شور ( آّب غير شور، 3، 6، 9، و 12 دسي زيمنس بر متر) و تيمارهاي نيتروژن شامل 4 سطح (0، 75، 150، و 300 ميلي‌گرم نيتروژن در كيلو گرم خاك به صورت نيترات آمونيوم) بود. نتايج نشان داد كه هر دو مدل تعديل يافته برآوردي مناسب از عملكرد دانه كلزا ارايه مي‌نمايند. ليكن، برآورد مدل تعديل يافته (MB (0/94= 2Rاز مدل تعديل يافته (LS (0/87= 2R بهتر است. مقايسه آماره‌هاي خطاي بيشينه، ريشه ميانگين مربعات خطا، كارايي مدل، ‍‍ضريب تبيين و ضريب جرم باقي‌مانده دو مدل تعديل يافته نشان داد كه عملكرد نسبي دانه برآورد شده براي سطوح نيتروژن خاك، هم‌چنين شوري‌هاي آب آبياري و اثرات متقابل شوري و نيتروژن، به وسيله مدل تعديل يافته MB در مقايسه با مدل تعديل يافته LS، نتايج رضايت‌بخش‌تري داشت. بنابراين، استفاده از مدل تعديل يافته MB براي برآورد عملكرد نسبي دانه كلزا به هنگام وجود تنش‌هاي شوري و نيتروژن توصيه مي‌شود. با استفاده از مدل تعديل يافته LS نشان داده شد كه حد آستانه كاهش عملكرد در شرايط شور براي سطوح مختلف كاربرد نيتروژن متفاوت است. به گونه‌اي كه، تقريباً با كاربرد هر 75 ميلي‌گرم نيتروژن در كيلوگرم خاك، حد آستانه كاهش عملكرد در شرايط شور حدود 4 دسي زيمنس بر متر كاهش مي‌يابد. مصرف نيتروژن در شرايط شور سبب كاهش غلظت يون كلر در دانه كلزا گرديد. هم‌چنين ميزان جذب نيتروژن با افزايش تعرق گياه افزايش يافت كه مي‌توان آن را به حركت توده‌اي نيترات در خاك تا رسيدن به ريشه گياه مرتبط دانست.

Modeling plant response to salinity and nitrogen deficiency is very important for estimating optimum yield in arid and semi-arid regions. For this purpose, the models of Leibig-Sprengel (LS) and Mitscherlich-Baule (MB) originally proposed to explain plant response to nutrients only were modified to evaluate plant yield response to combined nitrogen and salinity stress conditions. Afterwards, in order to model canola (Brassica napus L.) response to combined salinity and nitrogen stress, an experiment was designed with different nitrogen and salinity levels. The water salinity treatments consisted of non-saline water, 3, 6, 9 and 12 dS m-1. The nitrogen treatments were 0, 75, 150 and 300 mg kg soil-1 added as ammonium nitrate. The results indicated that both modified models can satisfactorily predict canola yield. However, the modified MB model (R2=0.94) provided better estimation than the modified LS model (R2=0.87). The calculated statistics including Maximum Error, Root Mean Square Error, Modeling Efficiency, Coefficient of Determination and Coefficient of Residual Mass for the modified models indicated that the estimated relative grain yield for soil nitrogen, salinity and each rate of soil nitrogen in salinity levels by modified MB model compared with those by modified LS model is closer to the measured relative yield. Therefore, the use of modified MB model for estimating canola relative grain yield in salinity and nitrogen stresses is recommended. Using modified LS model showed that the salinity threshold value changes with the applied nitrogen. In this case, by application of each 75 mgN kg-1 soil, the salinity threshold value decreased 4 dS m-1 in saline conditions. Application of nitrogen decreased chloride concentration in grains under saline conditions. Nitrogen uptake also augmented with increasing canola transpiration, because nitrogen was carried over from soil to the uptake sites mainly by mass flow.